RÜZGAR ENERJİSİ.

... konulu sunumlar: "RÜZGAR ENERJİSİ."— Sunum transkripti:

1 RÜZGAR ENERJİSİ

2 İçerik Rüzgar Nedir, Nasıl Oluşur?
Rüzgar Enerjisi Sistemlerinin (RES) Yararları Nelerdir? RES’nın Tarihçesi Rüzgar Enerjisi Kullanım Yerleri Rüzgar Enerji Potansiyeli Rüzgar Türbinlerinin Avantaj ve Dezavantajları Yatay ve Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri Rüzgar Türbinlerinin Generatör Sistemleri Rüzgar Enerjisi Proje Basamakları Rüzgar Enerjisi Projesinde Göz Önüne Alınması Gerekenler RÜZGAR ENERJİSİ

3 Rüzgar Nedir, Nasıl Oluşur?
Güneş ışınları, yeryüzünde farklı sıcaklık, basınç ve nem oluşturur, Bu oluşumdan dolayı rüzgar enerjisi meydana gelir. Yani güneş enerjisinin dolaylı bir ürünüdür. Bir hava kütlesi mevcut durumdan daha fazla ısınırsa, atmosferin yukarısına doğru yükselir ve bu hava kütlesinin yükselmesiyle boşalan yere, aynı hacimdeki hava kütlesi yerleşir. Bu hava kütlesinin yer değiştirmesi olayına rüzgâr adı verilir. Bir başka deyişle rüzgâr, iki basınç bölgesi arasındaki basınç farkından dolayı meydana gelen ve yüksek basınç merkezinden alçak basınç merkezine doğru hareket eden hava akımı olarak da tanımlanır. Güneş dünyaya saatte 1018 Watt enerji gönderir ve bunun 1-2 %’si rüzgar enerjisine dönüşür. Rüzgar oluşumuna bir diğer etken; Coriolis Kuvveti RÜZGAR ENERJİSİ

4 Rüzgar Nedir, Nasıl Oluşur?
Dünya döndüğü için kuzey yarıküre üzerindeki her hareket kendi konumuna göre sağa doğru yönelir. Güney yarıkürede ise her hareket kendi konumuna göre sola yönelir. Bu belirgin kuvvete Coriolis kuvveti denir. Adalar ve Kıyılarda rüzgar daima daha fazladır. Kara ve denizin farklı ısınması Su yüzeyindeki pürüzlülüğün daha az olması Topografik özellikler rüzgârın yönü, hızı ve dağılımında önemli bir rol oynar. Rüzgârın olabileceği yerler ise; basınç değişiminin yüksek olduğu yerler ve az eğimli vadiler,yüksek engebesiz tepe ve platolardır. RÜZGAR ENERJİSİ

5 Rüzgar Enerjisi Sistemlerinin Yararları Nelerdir?
Aşağıdakiler için elektrik enerjisi sağlar; Merkezi şebekelere Ayrılmış şebekelere Yerleşim yerlerine uzak yerlere Su pompalama Ayrıca, Zayıf şebekeler için destek Enerji fiyatlarındaki istikrarsızlığı azaltır Nakil ve dağıtım kayıplarını azaltır RÜZGAR ENERJİSİ

6 Neden Rüzgar Enerjisi Rüzgâr teknolojisindeki hızlı gelişmeler Sürekli geliştirilmesi Çok eskiden beri bilinen bir enerji kaynağı olması Fosil yakıtlarla rekabet edebilecek seviyelere gelmesi Çevresel etkilerinin minimum olması gibi unsurlar rüzgâr enerjisi uygulamalarını cazip hale getirmekte ve önemini arttırmaktadır. RÜZGAR ENERJİSİ

7 Çeşitli enerji kaynaklarından elde edilen elektrik enerjisinin üretim maliyetleri(1 kWh için)
RÜZGAR ENERJİSİ

8 Rüzgar EnerjisininTarihçesi

9 Rüzgar EnerjisininTarihçesi
Dünyanın ilk rüzgar santrali kabul edilen tarihi Brush türbini Brush türbininin özellikleri; rotor çapı 17 m, kanat sayısı 144 adet. Bu türbin 20 yıl boyunca elektrik üretmiştir. Türbinin jeneratörü 12 Kw elektrik üretmektedir. Tek dezavantajı türbinin yavaş dönmesiyle düşük bir verime sahip oluşudur. RÜZGAR ENERJİSİ

10 Rüzgar EnerjisininTarihçesi…
İlk rüzgar elektriği de, Danimarkalı Paul La Cour tarafından 1891 yılında üretilmiştir. DC elde eden Paul La Cour, elektroliz yoluyla hidrojen gazı elde etmiş ve bu şekilde rüzgar enerjisini depolamıştır. yılları arasında 100’den fazla kW güç aralığında türbin tasarlamıştır. Tasarımlarda Danimarka yel değirmenlerini esas almıştır. RÜZGAR ENERJİSİ

11 RÜZGAR ENERJİSİ

12 Rüzgar Enerji Potansiyeli
Dünya rüzgar enerji potansiyelinin, 50° kuzey ve güney enlemleri arasındaki alanda TWh/yıl kapasitenin kullanılabilir olduğu hesaplanmaktadır. Dünya karasal alanları toplamının 27%’sinin yıllık ortalama 5,1 m/s’den daha yüksek rüzgar hızının etkisi altında kaldığı belirtilmektedir. Bu rüzgar enerjisinden yararlanma imkanının olabileceği varsayımıyla 8 MW/km2 üretim kapasitesi ile GW kurulu güce sahip olunacağı hesaplanmaktadır. RÜZGAR ENERJİSİ

13 Rüzgar Enerji Potansiyeli…
Bugün 6000 kW gücünde rüzgar türbinleri tek ünite olarak çalışmaktadır. Teknoloji ilerledikçe bu kapasite sürekli olarak artmaktadır. Elektrik üretmek için rüzgar hızının türbine ait özel “cut in” (ilk hareket) değerinden büyük olması gerekmektedir. Fakat üretimin ekonomik olması için ise rüzgar hızı en az 4 m/s olmalıdır. RÜZGAR ENERJİSİ

14 Türkiye’nin rüzgâr enerjisi potansiyeli
RÜZGAR ENERJİSİ

15 RÜZGAR ENERJİSİ

16 Türkiye rüzgar potansiyeli(50 m)
RÜZGAR ENERJİSİ

17 Türkiye rüzgar potansiyeli(100 m)
RÜZGAR ENERJİSİ

18 Dünyadaki yıllık kurulu güç
RÜZGAR ENERJİSİ

19 Dünyada RES Kurulu Gücü(1996-2015)
RÜZGAR ENERJİSİ

20 En fazla yıllık kurulu güce sahip ilk 10 ülke(2015)
RÜZGAR ENERJİSİ

21 En fazla kurulu güce sahip ilk 10 ülke(2015)
RÜZGAR ENERJİSİ

22 Türkiyede’ki RES için Yıllık Kurulum
RÜZGAR ENERJİSİ

23 Türkiye RES Kurulu gücü (2015)
RÜZGAR ENERJİSİ

24 Rüzgar Enerji Santralleri Profili
Aktif Santral Sayısı : 126 Kurulu Güç : MW Kurulu Güce Oranı : % 6.23 Yıllık Elektrik Üretimi : ~ GW Üretimin Tüketime Oranı : % 4.62 Lisans Durumu : 115 lisanslı, 11 lisanssız Şebeke Bağlantısı : 126 var, 0 yok RÜZGAR ENERJİSİ

25 İlk kez rüzgar elektrik üretimi kömürden daha fazla gerçekleşti (9 Nisan 2015)
RÜZGAR ENERJİSİ

26 RÜZGAR ENERJİSİ

27 RÜZGAR ENERJİSİ

28 RÜZGAR ENERJİSİ

29 RÜZGAR ENERJİSİ

30 Değerlendirmede Olan RES’lerin Bağlantı Bölgelerine Göre Dağılımı
RÜZGAR ENERJİSİ

31 Rüzgar Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları
Temiz ve emisyonsuz bir enerji kaynağıdır, emisyonu olmadığı için sera gazları oluşturmaz ve küresel ısınmaya katkı yapmaz. Yakıt maliyeti yoktur ve işletme masrafları çok azdır. Dışa bağımlı olmayan ve çevresel koşullar uygun olduğunda sürekli enerji oluşturan bir kaynaktır. Rüzgar türbinleri karmaşık olmayan otomatik makinalardır ve periyodik bakımlar sonucu yıllık ömürleri boyunca sorunsuz çalışırlar. İşletmeye almak ve kullanmak üç ay gibi kısa bir sürede mümkün olabilmektedir. RÜZGAR ENERJİSİ

32 Rüzgar Enerjisinin Avantajları ve Dezavantajları
Enerji üretimi rüzgara bağımlı olduğundan rüzgar kesilmesi veya azalması ile enerji kaybı oluşur. Türbin maliyetleri yüksek olabilmektedir. Ancak gittikçe azalan bir maliyet durumu söz konusudur. Büyük dönel bir makine oluşundan dolayı çevrede kuş ölümlerine neden olabilmektedir. Rüzgar türbinlerinin meydana getirdiği ses şiddeti çevreye gürültü olarak yansıyabilir. Türbinler; elektromanyetik dalgayı etkileyebilir. RÜZGAR ENERJİSİ

33 Bir rüzgar türbinin oluşturduğu ses düzeyi
RÜZGAR ENERJİSİ

34 Rüzgar Türbinleri RÜZGAR ENERJİSİ

35 Rüzgar türbinleri Rüzgar türbinleri, rüzgar enerji santrallerinin ana yapı elemanı olup hareket halindeki havanın kinetik enerjisini öncelikle mekanik enerjiye ve sonrasında elektrik enerjisine dönüştüren makinelerdir. Rüzgar türbinleri dönüş eksenlerinin doğrultusuna göre yatay eksenli veya düşey eksenli olarak imal edilirler. Yatay eksenli rüzgar türbinleri; rüzgarın kuleyi yalamadan rotora çarpması durumunda ileri yada önden rüzgarlı (up-wind), önce kuleye dokunup sonra rotora gelmesi koşulunda geri yada arkadan rüzgarlı (down-wind) türbin adını alırlar. Elektrik üretim amaçlı şebeke bağlantılı modern rüzgar türbinleri çoğunlukla 3 kanatlı, yatay eksenli ve up-wind türü rüzgar türbinleridir. RÜZGAR ENERJİSİ

36 Rüzgar Türbinleri Günümüzde teknolojik gelişmelere paralel olarak 1,0-6,0 MW gücünde yatay eksenli rüzgar türbinleri kullanılmaktadır. Bir rüzgar türbini, çevredeki engellerin rüzgar hız profilini değiştirmeyeceği yükseklikteki bir kule üzerine yerleştirilmiş gövde ve rotordan oluşur. Kanatlar ve göbek rotor olarak adlandırılır. Kanatlar polyester ile kuvvetlendirilmiş fiberglass veya epoxy ile güçlendirilmiş fiber karbondan yapılmakta ve çelik omurga ile desteklenmektedir. Üç kanatlı yeni nesil rüzgar türbinlerinin kanat çapları 100 m değerine ulaşmıştır. Modern rüzgar türbinlerinin rotor göbekleri (hub) yer seviyesinden m yükseklikte bir kule üzerinde bulunur. RÜZGAR ENERJİSİ

37 Rüzgar türbinleri Bir rüzgar türbininden elde edilecek enerji miktarı birinci dereceden türbin hub yüksekliğindeki rüzgar hızına bağlı olmaktadır. Türbin hub yüksekliğinin artırılması sonucu rüzgar hızının artacağı gerçeği dikkate alındığında hub yüksekliğinin artırılması, mevcut rüzgar gücünden maksimum düzeyde yararlanılmasını sağlayacaktır. Gürültü kirliliğini önlemek için gövde ses izolasyonludur. Kuleler kafes veya boru biçiminde yapılmaktadır. Kule yükseklikleri fazla olabildiğinden kafes kulelerin dışındaki konstrüksiyonlar iki yada üç parçalı olabilmektedir. Kafes kuleler görüntü kirliliği ve bakım zorluğu nedeniyle hemen hemen terk edilmiştir. Maliyeti fazla olmakla beraber günümüzde yaygın olarak açık gri renge boyanmış silindirik konik kesitli kuleler kullanılmaktadır. RÜZGAR ENERJİSİ

38 Rüzgar türbini Rüzgar türbinleri, elektrik enerjisi üretimine ancak belirli bir rüzgar hızında başlayabilmektedir. “Cut-in” adı verilen bu rüzgar hızının altında sistem tamamen durmaktadır. Sistemden elde edilen elektrik enerjisi rüzgar hızının artmasıyla birlikte artmaktadır. Her bir rüzgar türbini için belirlenmiş bir rüzgar hızında, sistemden elde edilen güç en büyük değere ulaşır. Bu en büyük güce “nominal güç” ve bu rüzgar hızına “nominal hız” adı verilmektedir. Rüzgar hızının, nominal hız değerini aşması halinde sistemden elde edilecek güç nominal güç kadar olacaktır. Sistemin hasar görmemesi için belirli bir rüzgar hızından sonra rüzgar türbinlerinin stop konumuna geçmesi otomatik olarak sağlanır. Bu maksimum hıza sistemin “Cut-out” hızı adı verilmektedir. Diğer bir ifadeyle , bir rüzgar türbini Cut-in ve Cut-out rüzgar hızları arasında enerji üretimini gerçekleştirir. Modern rüzgar türbinlerinin Cut-in hızları 3-4 m/s, nominal hızları m/s ve Cut-out hızları ise m/s arasındadır. RÜZGAR ENERJİSİ

39 RÜZGAR ENERJİSİ

40 Dişli Kutulu ve Dişli kutulu olmayan sistemler
RÜZGAR ENERJİSİ

41 Dünyanın en büyük rüzgar türbin üreticileri(2012)
RÜZGAR ENERJİSİ

42 RÜZGAR ENERJİSİ

43 Türbinlerin araziye yerleşimi
RÜZGAR ENERJİSİ

44 Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri
Dönme ekseni rüzgar yönüne paraleldir, kanatlar ise rüzgara dik yöndedir. Ticari türbinlerin çoğu yatay eksenlidir. Rotor, rüzgarı en iyi alacak şekilde, döner bir tabla üzerine yerleştirilmiştir. Rüzgârı önden alacak şekilde tasarlanır, Kulenin gölgelemesinden etkilenmez. Sürekli rüzgar yakalamak için dümen lazımdır. Günümüzde elektrik üretmek için, eskiden tahıl öğütmede, su pompası olarak kullanılmıştır. RÜZGAR ENERJİSİ

45 Düşey Eksenli Rüzgar Türbinleri
Düşey ekseni yere dik olacak şekilde ayarlanır. Daima rüzgarın geleceği yöne göre ayarlanır. Güç toprak seviyesinde elde edilir. Türbin yardımcı tellerle ekseninden sabitlenmiştir. Deniz seviyesine yakın yerlerde daha az rüzgar aldığından cihazın verimi düşüktür. Jeneratör ve dişli kutusu yere yerleştirildiği için, türbini kule üzerine yerleştirmek gerekmez, böylece kule masrafı olmaz. İlk hareket olarak elektrik motoruna ihtiyaç duymaktadır. Tarım arazileri için olumsuz etkisi fazladır. Verimi düşüktür RÜZGAR ENERJİSİ

46 Rüzgar Enerji Santralleri Kurulum Çalışmaları
RÜZGAR ENERJİSİ

47 Lisanssız Elektrik Üretimi
Günümüzde elektrik tüketicisi olarak aboneliği bulunan bir kişi 30/03/2013 Tarihli Sayılı Resmi Gazete’ de yayımlanan 6446 sayılı Elektrik Piyasası Kanunu’ nun 14. Maddesi’ ne göre kurulu gücü azami 1 MW’ a kadar olan yenilenebilir enerji kaynağına dayalı üretim tesisi kurarken lisans alma ve şirket kurma zorunluluklarından muaf kılınmıştır. Buna ek olarak Bakanlar Kurulu kararıyla, bir sonraki artışla birlikte bu sınırın 2.5 MW’ a kadar çıkartılması için kanun değişikliğine gerek duyulmayacağı belirlenmiştir. RÜZGAR ENERJİSİ

48 Rüzgar Türbini Kurulum Fiyatı (2014)
RÜZGAR ENERJİSİ

49 Tübitak Onaylı Türk Malı Rüzgar Türbini Fiyatları
400 W : TL 500 W : TL (Yatay Eksenli) 500 W : TL (Dikey Eksenli) 1000 W: TL 2000 W: TL 1.2 kW : TL € (Akıllı Kontrol Sistemli) 2 kW : TL € (Akıllı Kontrol Sistemli) 3 kW : TL € (Akıllı Kontrol Sistemli) 5 kW : TL € (Akıllı Kontrol Sistemli) 10 kW : TL € (Akıllı Kontrol Sistemli) 20 kW : TL € (Akıllı Kontrol Sistemli) 1000 € luk maliyetler kurulum fiyatlarıdır. RÜZGAR ENERJİSİ

50 RÜZGAR ENERJİSİ

51 Yerli üretim katkısı RÜZGAR ENERJİSİ

52 Bir Rüzgar Türbini İlk Yatırım Maliyetini Ne Kadar Sürede Karşılar?
20 kW’ lık rüzgar türbini için; Kurulum Dahil İlk Yatırım Maliyeti = TL Üretime Başlama Hızı: 3.8 m/s Optimum Güç Çıkışı: W (12.5 m/s) Saatlik Üretim = 20 kWh Günlük Üretim = 20 kWh*24 = 480 kWh/gün Yıllık Üretim = 480 kWh*365 = kWh/yıl RÜZGAR ENERJİSİ

53 Bu durumda örneğin CF = %35 lik bir kapasite faktörüyle;
Ancak gerek türbinin üretime girme ve üretimden çıkma anında ki rüzgar hızları gerekse de kullanılan türbin çeşidi ve kurulum yapılacak bölgenin rüzgar rejimi tesiste bir kapasite faktörü (CF) meydana getirmektedir. Tahmin edileceği gibi bu kapasite faktörü, türbinin optimum üretim miktarına göre yıllık enerji üretim miktarının daha düşük seviyelerde çıkmasına neden olacaktır. Bu durumda örneğin CF = %35 lik bir kapasite faktörüyle; Gerçek Yıllık Üretim: kWh/yıl*(%35) = kWh/yıl olacaktır. RÜZGAR ENERJİSİ

54 29/12/2010 Tarihli 6094 Sayılı Kanun Hükmü’ ne göre: Rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisleri için elektrik birim fiyatı 7.3 $cent/kWh olarak belirlenmiştir ve yaklaşık olarak krş/kWh’ a karşılık gelmektedir. Bu Koşullarda; Yıllık Gelir = kWh/yıl*13.14 krş/kWh = TL/yıl %35 kapasite faktörüne sahip santralde ki bir türbinin ilk yatırım maliyetini karşılama süresi: TL / (8 057 TL/yıl) = 10.3 yıl olarak hesaplanabilir. *Kapasite faktörünün değeri arttıkça bu sürenin daha da kısalacağına dikkat edilerek verimlilik en yüksek seviyede tutulmalıdır. RÜZGAR ENERJİSİ

55 İlk yatırım maliyetlerine ek olarak; Rüzgar türbinlerinin yıllık bakım-onarım masrafları ilk yatırım maliyetinin %1.5 - % 2’ si kadardır ve bir türbinin ekonomik ömrü 20 yıldır. Eğer yalnızca kendi konutunuzun elektrik ihtiyacını karşılayacak bir rüzgar türbini edinmeyi düşünüyorsanız, 01/04/2013 tarihinden itibaren geçerli olan, meskenler için elektrik birim fiyatlarını (Gündüz: krş/kWh, Gece: krş/kWh) kullanarak ve enerji giderlerinizi hesaplayıp sizin için kârlı bir yatırım olup olmadığını öğrenebilirsiniz RÜZGAR ENERJİSİ

56 REFERANSLAR REN Renewables 2012, Global Status Report,(Paris: REN21 Secretariat). Global Wind Statistics 2013, GWEC. Öztopal, A., Şahin A.D., Akgün, N., Şen, Z. (2000). On The Regional Wind Energy Potential of Turkey. Energy 25 (2000). Hepbaşlı, A. Özdamar A. Özalp N. (2001). Present Status And Potential of Renewable Energy Sources in Turkey. Energy Source 23(7). Mustafa Çalışkan, 2007, Wind Energy Potential of Turkey, EIE , p:11, Ankara. RÜZGAR ENERJİSİ

57 RÜZGAR ENERJİSİ